Summary
Vi presenterar ett protokoll för att separera de sammanflätade faktorerna för integrativ svårighet och oförväntad het i semantiskt avvikande meningar genom att tillämpa flera repetitioner för att öka deltagarens förväntning för avvikande meningar. Dissociation hjälper till att undersöka de viktigaste bidragande av framkallade händelserelaterade potentialer (ERP) effekter såsom N400 i språkstudier.
Abstract
De störande faktorerna för oförväntad och semantisk integrations svårighet som är naturligt bosatta i avvikande meningar i språkstudier gör det svårt att fastställa den underliggande processmekanismen för ERP-komponenter. Till skillnad från den traditionella statiska metoden att manipulera förväntningen genom corpus frekvens eller sk cloze sannolikhet, detta protokoll föreslår en dynamisk metod för att öka deltagarnas förväntade för sällan-met anomala meningar av flera repetitioner medan att bibehålla sina semantiska integrations svårigheter. För att ta itu med tids kostnadsökningen till följd av flera repetitioner, föreslår detta protokoll att upprepa endast den strikt förenklade kärnstruktur som utvinns ur den anomala meningen innan de presenterar semantiskt berikade, mycket mer informativ Slutför avvikande mening som innehåller den avvikande kärn strukturen för att initiera den semantiska integrations bearbetningen. Den fullständiga avvikande meningen framkallade en P600-effekt. Det tyder på att deltagarna inte ge upp bearbetning av avvikande information efter repetitioner och samma semantiska integrations svårigheter har initierats på nytt. Viktigare, de representativa experimentella resultaten visar att den kraftigt försvagade N400 effekt som orsakas av flera repetitioner inte återställdes av uppföljningen återinitierad semantisk integration svårighet. Det tyder på att den försvagade N400 effekt bör främst hänföras till förbättringen av förväntad för avvikande information genom flera repetitioner. De experimentella resultaten visar att denna metod effektivt kan förbättra deltagarnas förväntning för avvikande meningar samtidigt som den semantiska integrations svårigheten bibehålls.
Introduction
Anomala meningar används ofta av lingvister för att studera kognitiv bearbetning på nätet av normala språk. Till exempel i händelserelaterade potentialer (ERP) studier, meningar med semantiska anomalier (t. ex., "Han spred det varma brödet med strumpor.") rapporterades att framkalla en N400 effekt1 (men också se några andra studier som rapporterade en semantisk P600 effekt 2 , 3), medan meningar med syntaktiska svårigheter eller anomalier (t. ex., "kvinnan övertalade att besvara dörren...") rapporterades att framkalla en P600 effekt4,5. Dessa elektrofysiologiska komponenter används ofta som tillförlitliga indikatorer för att undersöka de normala temporala kurser för bearbetning av information från olika aspekter av språket, såsom syntax och semantik.
Avvikande meningar orsakar stora svårigheter för semantisk integrations bearbetning under förståelsen. Men confounding faktorer såsom oförväntad (dvs. ett avvikande uttryck är naturligtvis ett oväntat uttryck) gör det svårt att avgöra den sanna kognitiva processen underliggande den observerade effekten framkallade av avvikande meningar. Till exempel, om en N400 effekt framkallas av en avvikande mening, är det oklart om det orsakas av unexpectedness6,7,8 eller integrativ svårighet1,9,10 .
För att kontrollera om det är en förväntad eller semantisk integrations svårighet som bidrar till den eliciterade elektrofysiologiska effekten, måste vi separera dessa två faktorer. Traditionellt, är förväntad ofta mäts med corpus frekvens (i ord studier) eller sk cloze sannolikhet (i meningen studier). Den allmänt tillämpade metoden för att manipulera förväntningen i traditionella experiment är genom att välja stimuli med höga och låga poäng i förväntad för att bilda förväntade och oväntade grupper. Denna metod är effektiv i att manipulera förväntning och har producerat rikligt insiktsfulla resultat.
Men som en statisk metod för att manipulera förväntad, har den en begränsning: det är svårt för de förväntade och oväntade grupperna att ha samma semantiska integrations svårigheter. Med denna manipulation måste de stimuli som valts ut för de förväntade och oväntade grupperna vara olika. Således är den semantiska integrations svårigheten förändrad när vi manipulerar förväntningen genom att använda olika stimuli med olika förväntning värden eller sk cloze sannolikheter). Även om vi kan hitta oväntade men rimliga uttryck (dvs. oväntade uttryck som består av ord som framgångsrikt kan integreras i ett rimligt budskap), är det möjligt att de integrerande insatser som krävs av dessa oväntade men rimliga uttryck skiljer från dem som krävs av vanliga uttryck. Om skillnaderna inte kontrolleras, betydande skillnader i hjärnan svar kan uppstå, som tydliga bevis visar att integrativ behandling av oväntade men rimliga nya metaforiska uttryck utlöser hjärnan svar helt annorlunda från dem som utlöses av konventionella metaforer11,12.
För att lösa det här problemet föreslår vi en ny metod för att dynamiskt förbättra deltagarnas förväntning för avvikande meningar samtidigt som man försöker bibehålla den semantiska integrations svårigheten. Specifikt bekantas vi snabbt deltagare med okända anomala meningar och därmed öka deras förväntade genom flera repetitioner. Viktigt, flera repetitioner ändrar inte stimulansen själv; den semantiska avvikande informationen är därför oförändrad (dvs. det kritiska ordet kan fortfarande inte integreras framgångsrikt i sammanhanget).
Hjärnan kan dock ge upp integrationen efter att ha fått veta att den avvikande informationen inte kan integreras framgångsrikt i det tidigare sammanhanget (dvs. integrations bearbetningen kan vara frånvarande så att det inte finns någon integrations svårighet). Därför föreslår detta protokoll att upprepa endast den centrala avvikande information som extraheras från den avvikande meningen först och sedan använda den fullständiga avvikande meningen som innehåller identiska avvikande information som en semantiskt berikade version av Denna grundläggande avvikande information, för att initiera ny semantisk integrations bearbetning i upprepnings villkoret. Med den identiska avvikande informationen i den semantiskt berikade fullständiga avvikande meningen och den initierade nya semantiska integrations bearbetningen förutsätter vi att den semantiska integrations svårigheten som utlöses av den avvikande informationen i den fullständiga avvikande mening efter flera repetitioner bör förbli nästan samma som utlöses av avvikande information före repetitioner (oavsett status för semantisk integration bearbetning under repetitioner). Därför antar vi faktorn semantisk integrations svårigheter i semantiskt berikade fullständiga anomala meningar förblir desamma efter repetitioner som i motsvarande förenklade kärn strukturer, men den förväntade är kraftigt förbättrad.
Baserat på dessa antaganden jämför vi den N400 effekt som framkallas av semantiskt berikade kompletta avvikande meningar som innehåller den upprepade centrala avvikande informationen med den som uppnåddes genom nyligen träffade fullständiga avvikande meningar, för att undersöka de stora bidragit till detta framkallade ERP-effekt. De arbetande hypoteserna är följande: enligt tidigare studier, den N400 effekten skulle vara betydligt dämpas av repetitioner. På grundval av den försvagade N400, om den nyligen inledda semantiska integrationen av samma avvikande information orsakar återhämtning av den försvagade N400 effekten till en nivå som liknar den som framkallas av samma typ av avvikande information som finns i nyligen träffade avvikande meningar utan upprepningar, då tyder det på att den semantiska integrations svårigheten är den dominerande bidragsgivaren av den framkallade N400 effekten; annars tyder det på att oförväntad är den största bidragsgivaren.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Detta protokoll godkändes av den institutionella prövnings nämnden vid Tsinghua University.
1. stimuli konstruktion
- Konstruera kritiska anomala meningar för repetitioner och icke-repetitioner grupper
- Förbered ett tillräckligt antal korrekta meningar för uppförande av avvikande meningar (inte mindre än 40). Till exempel var "dessa två komponenter separerade med en centrifugalenhet." Försök att använda endast Emotion-fria meningar så mycket som möjligt.
- Konstruera avvikande meningar baserat på rätt meningar och fördela sedan hälften till repetitions gruppen och hälften till gruppen som inte upprepas.
- Till exempel allokera meningen "dessa två komponenter participled av en centrifugalenhet" till upprepnings gruppen och "dessa två komponenter var semicoloned av en centrifugalanordning" till gruppen icke-upprepning. Se till att de två grupperna av avvikande meningar är mycket jämförbara i element som rimlighet, typ av överträdelse och längd.
- Blanda alla avvikande meningar med en grupp med normala meningar (d.v.s. meningar utan integrations svårigheter) på ett slumpmässigt sätt för att skapa en lista över normala och avvikande meningar.
- Bjud in en grupp infödda talare (inte mindre än 30 personer) att göra mål acceptans av de avvikande meningar med en 1-7-punkts skala, med ett högt värde som representerar hög acceptans.
- Välj tillräckligt med par av lämpliga avvikande meningar (inte mindre än 35) för att användas som stimuli baserat på godtagbar hets poängen. Avvikande meningar bör vara så låga som möjligt i godtagbarhet (t. ex. med Poäng lägre än 2). Se till att de två avvikande menings grupperna inte skiljer sig nämnvärt i acceptabilitetspoängen (upprepad mått analys av avvikelse rekommenderas).
- Förbered motsvarande stimuli för dessa kritiska anomala meningar för repetitioner
- För upprepnings gruppen extraherar du de centrala avvikande elementen från den fullständiga anomala meningen till att bilda en kärnstruktur för upprepning (t. ex. för att studera N400-effekten, extrahera kärnelementen som orsakar semantisk inkongruitet).
- Se till att endast de mest förenklade centrala avvikande elementen behålls (dvs. ta bort all information som inte är relaterad till eliciteringsfas av den effekt som ska studeras). Extrahera till exempel endast den semantiska avvikande kärn strukturen "komponenterna var participled..." från den fullständiga anomala meningen "dessa två komponenter participled av en centrifugalanordning."
- För gruppen icke-upprepning ändrar du kärn strukturen så att den skiljer sig från den som extraheras från den fullständiga avvikande meningen, för att förhindra upprepning av den avvikande kärn strukturen som finns i den fullständiga avvikande meningen (dvs. för att förbereda en en annan kärnstruktur för upprepning).
- Till exempel, efter extrahering av kärn strukturen "komponenter var semicoloned..." från den kritiska anomala meningen "dessa två komponenter var semicoloned av en centrifugalenhet" i gruppen icke-upprepning, Ersätt nyckelordet "semicoloned" i extraherad kärnstruktur med ett annat ord som "differenced" (dvs använda "komponenter var differenced..." i stället för "komponenter var semicoloned..." upprepning med gruppen som inte upprepas).
- (Valfria smärre ändringar) Göra smärre ändringar av den extraherade kärn strukturen (t. ex. Tempus eller singular/pluralformer), men se till att den nya kan fortfarande framkalla samma effekt som motsvarande fullständig avvikande mening.
- Till exempel kan förfluten tid och pluralformen i den avvikande kärn strukturen ändras ytterligare till presens och singular formen: "komponenten är participled..." istället för "komponenter var participled."
Anmärkning: det mindre ändrings steget är valfritt. Det rekommenderas starkt att den extraherade avvikande kärnstruktur som ska användas för upprepning har samma form och ordning som kärn strukturen i den avvikande fullständiga meningen. Syftet med den mindre ändringen är att hindra deltagaren från att memorera kärn strukturen som en hel enhet, så att uppföljnings presentationen av den avvikande fullständiga meningen bättre kan initiera den semantiska integrationen. Detta protokoll väljer att tillämpa smärre ändringar.
- Till exempel kan förfluten tid och pluralformen i den avvikande kärn strukturen ändras ytterligare till presens och singular formen: "komponenten är participled..." istället för "komponenter var participled."
- Konstruera ett fyllmedel kort uttryck för var och en av de extraherade (och modifierade) kärn strukturer i både upprepning och icke-upprepning grupper. Till exempel mynt och införa en korrekt men liknande filler uttrycket "komponent är blandad..." för den avvikande kärn strukturen "komponent är participled..." i repetitions gruppen.
- Likaså mynt och införa en annan korrekt men liknande filler uttrycket "komponent upptäcks..." för den anomala kärn strukturen "komponent är differenced..." i gruppen som inte upprepas.
Anmärkning: filler kort uttryck introduceras i två syften: (i) att balansera riktigheten av de avvikande kärn strukturerna, och (II) att fungera som utgångspunkt för observation av möjliga framkallade effekter vid olika upprepnings stadier (t. ex. N400 effekt vid första gången, femte gången eller tionde-tiden för upprepning), eftersom även de korrekta stimuli kan påverkas av flera repetitioner.
- För upprepnings gruppen extraherar du de centrala avvikande elementen från den fullständiga anomala meningen till att bilda en kärnstruktur för upprepning (t. ex. för att studera N400-effekten, extrahera kärnelementen som orsakar semantisk inkongruitet).
| (a) exempel på semantiskt berikade fullständiga avvikande meningar och deras tidigare kärn strukturer | ||
| Upprepad kärnstruktur | Semantiskt berikat färdigt dömer | |
| Kontroll | Dessa två komponenter var åtskilda av en centrifugalanordning. | |
| Repetitions grupp | * Komponenten är participled... | * Dessa två komponenter var participled av en centrifugalanordning. |
| Grupp som inte upprepas | * Komponent är differenced... | * Dessa två komponenter var semicoloned av en centrifugalanordning. |
| b exempel på de förenklade kärn strukturerna i upprepnings delen | ||
| Osannolika uttryck | Sannolika uttryck | |
| För repetitions grupp | * Komponenten är participled... | Komponenten är blandad... |
| För grupp som inte upprepas | * Komponent är differenced... | Komponenten upptäcks... |
Tabell 1: exempel på stimuli: kompletta meningar och förenklade kärn strukturer. I den övre halvan av tabellen visas exempel på fullständiga meningar (i kontrollgruppen, den upprepade avvikande menings gruppen och den oupprepade avvikande menings gruppen) i den fullständiga menings delen och deras motsvarande avvikande kärna strukturer som skall användas i upprepnings delen. den nedre halvan av tabellen visar de avvikande kärn strukturerna och deras troliga utfyllnadskort uttryck i upprepnings delen.
-
Konstruera filler meningar
- Förbered tillräckligt med utfyllnadsmeningar för att berika menings typen och se till att de normala och avvikande meningarna är välbalanserade i antal.
- Välj ett antal korrekta filler meningar från filler meningar (baserat på antalet alla kritiska anomala meningar i gruppen upprepning), och skapa en upprepning del för var och en av de valda filler meningar på samma sätt som att skapa upprepning delar för den kritiska anomala meningar: extrahera kärn strukturen från varje korrekt filler meningen och mynt ett motsvarande kort filler uttryck för denna kärna struktur.
Anmärkning: en upprepning del införs före varje korrekt filler meningen för att undvika exponering av kritiska anomala meningar (som också har en upprepning del före dem). Efter det här steget finns det två typer av fullständiga meningar: meningar med en föregående upprepningsdel (inklusive alla kritiska meningar och de valda filler-meningarna föregås av en upprepningsdel) och meningar utan en föregående upprepningsdel.
2. stimuli presentation
- Presentation av upprepnings delen
- Presentera den extraherade kärn strukturen och dess korrekta fyllnads uttryck (se tabell 1b) tillsammans för ett visst antal gånger (t. ex. sju gånger) på ett slumpmässigt sätt (se upprepnings delen i figur 1).
- Presentation av den semantiska initiera hela meningen
- Presentera den fullständiga anomala meningen direkt efter motsvarande upprepningsdel (se figur 1).
Obs: olika färger för upprepnings delen och hela meningen (t. ex. mörkblå kontra mörkgrön) visar sig vara till hjälp för deltagarna att särskilja dessa två delar. - (Valfria ändringar) Om forskaren endast handlar om resultat av hela meningen del, då kan de korta uttrycken presenteras som en hel enhet för att spara tid.
- Presentera den fullständiga anomala meningen direkt efter motsvarande upprepningsdel (se figur 1).
Figur 1: Schematisk illustration av stimulans presentationen. Den övre halvan av figuren visar flödesschemat att presentera upprepnings delen och dess motsvarande uppföljning komplett avvikande mening, den vänstra sidan av den nedre halvan visar det detaljerade sättet att presentera varje kort uttryck, och den högra sidan av den nedre halvan visar det detaljerade sättet att presentera varje fullständig mening. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
- Aktivitets inställning för upprepnings delen och den fullständiga menings delen
- Ge en uppgift för varje kärnstruktur i upprepnings delen för att hålla deltagarna fokuserade, till exempel en Rimlighets bedömning uppgift (eller en liknande uppgift som kräver att deltagarna att reagera olika på olika centrala strukturer, t. ex. bedöma om en uttryck har tidigare givits).
- Välj uppgift för den fullständiga meningen som ofta används i tidigare relaterade studier (t. ex. Rimlighets bedömning) så att resultaten kan jämföras med resultat från tidigare studier.
- Övergripande stimuli organisation
- Presentera varje repetition del (tillsammans med dess motsvarande efterföljande fullständig mening) först efter en avvikande mening, och närvarande efter en normal mening en annan fullständig mening (om det är normalt eller avvikande) (se figur 2).
Anmärkning: Detta är användbart på två sätt: (i) ge deltagaren en rimlig förklaring till varför vissa meningar föregås av en upprepning del men andra inte (t. ex. en forskare kan förklara att endast en felaktig mening kommer att följas av en upprepning del medan en korrekt mening kommer att ha befogenhet att kringgå upprepnings delen och hoppa direkt till en annan fullständig mening); (II) göra experimentet mer intressant genom att undvika monotoni och därmed hjälpa deltagaren att förbli fokuserad.
- Presentera varje repetition del (tillsammans med dess motsvarande efterföljande fullständig mening) först efter en avvikande mening, och närvarande efter en normal mening en annan fullständig mening (om det är normalt eller avvikande) (se figur 2).
Figur 2: organisering av stimuli i varje block. Den här figuren visar det övergripande flödesschemat för alla avvikande fullständiga meningar (med motsvarande upprepnings delar) och de korrekta, fullständiga fyllningsvingarna (utan föregående upprepningsdel) i varje block. Denna siffra är antagen från Huang et al.14 med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
3. förberedelse av experiment och Elektrofysiologisk registrering
- Rekrytera infödda talare med normal eller korrigerad till normal syn och med samma vänsterhänthet (den Edinburgh vänsterhänthet test kan användas för att välja deltagare13). Deltagarna bör vara fria från neurologiska eller psykiska störningar, och bör inte ta några mediciner som påverkar det centralanervsystemet.
- Se till att deltagarna inte har någon perm eller hårfärgning historia inom två månader före provet. Säkerställa ett balanserat antal manliga och kvinnliga deltagare i det erforderliga åldersintervallet.
- Informera deltagarna om att få tillräckligt med sömn och vila innan experimentet. Se till att de är i ett hälsosamt tillstånd (utan hosta, feber, huvudvärk, etc.) medan du deltar i experimentet.
- När en deltagare anländer till labbet, införa för deltagaren den utrustning och material som kommer att användas i experimentet, förfarandet för experimentet, uppgifter och tid kostnaden för experimentet, och även de krav (t. ex. rörelse och öga blinka begränsning), för att hjälpa deltagaren att få grundläggande kunskaper om det övergripande förfarandet och att undanröja onödiga farhågor.
- Be deltagaren att fylla i frågeformuläret för Edinburgh handedness om deltagaren inte har några ytterligare frågor eller bekymmer om experimentet och samtycker till att delta i experimentet. Bekräfta att alla deltagare har samma handedness.
- Ge den informerade samtyckesblanketten till deltagaren och be deltagaren att läsa den noggrant. Lämna nödvändiga förklaringar om deltagaren har frågor om innehållet. När deltagaren förstår och samtycker till allt innehåll, be deltagaren att underteckna formuläret på den utsedda platsen och gå vidare till nästa steg.
- Instruera deltagaren att rengöra huvudet och torrt hår ordentligt i laboratoriet. Håll alla experimentella material redo när du väntar på deltagaren.
Anmärkning: beredning av experimentella material beror på kraven i det specifika inspelningssystemet. - Be deltagaren att sitta bekvämt i stolen för den kammare där experimentet ska genomföras.
- Rengör deltagarens hud för motsvarande elektrod (er) på pannan (t. ex. för elektroderna fpz, Fp1, Fp2, Af7, Af8), under det vänstra ögat (t. ex. för den vertikala elektrooculografi [veog]-elektroden), nära den yttre Cantus av det högra ögat (t. ex. för horisontell elektrooculografi [HEOG] elektrod), och runt vänster och höger mastoideus ben (t. ex. för elektroderna i Tp9 och Tp10, som kommer att användas som nya referenser offline) med ansiktsscrub och bomullspinne.
- Skrubba huden försiktigt och inte göra deltagaren känner sig obekväm, men också se till att döda hudceller och andra ämnen såsom kosmetika avlägsnas.
Notera: fördelningen av elektroderna kan vara olika beroende på de använda locken. Vänligen följ fördelningen av elektroderna på den gemensamma jordbrukspolitiken i bruk eller vägledning av det internationella 10-20-systemet av elektrodplacering för att hitta motsvarande platser i de ovan nämnda områdena för hudrengöring.
- Skrubba huden försiktigt och inte göra deltagaren känner sig obekväm, men också se till att döda hudceller och andra ämnen såsom kosmetika avlägsnas.
- Placera det elastiska locket med elektroder på deltagarens huvud. Se till att elektroden cz på locket är placerad vid spetsen av huvudet och locket har en vänster-höger symmetri, med mittlinjen elektroder placerade över mittlinjen av huvudet.
Obs: om elektroderna inte är fastlagda på ett lock, följ det internationella 10-20-systemet av elektrodplacering på den deltagares hårbotten - Har elektroden (s) registrering ögonrörelser placeras bra och fast. Fyll de två separata heog och veog elektroder med ledande gel, placera dem på den yttre Cantus av höger öga och under det vänstra ögat, respektive och fix med hjälp av tejp.
Obs: om systemet inte kräver ledande gel, hoppa över gel-fyllning steg. - Fäst remmen under hakan för att förhindra att intilliggande elektroder rör sig under experimentet. Remmen får inte vara för trång eller för lös. Anslut locket/elektroderna till inspelningssystemet.
- Minska impedansen för alla elektroder till en nivå under den allmänt tillämpade impedanströskeln för ERP-studier (vanligtvis under 5 kΩ eller 10 kΩ). Detta kan göras på följande sätt.
- Byt inspelningsprogram till impedansövervakningssnittet.
- Börja med jord (GND) och referens (Ref) elektroder.
- Passera den trubbiga spetsen nål av sprutan som innehåller ledande gel genom öljetter av elektroderna och hårstrån tills den når huden i hårbotten, tryck sprutkolven för att injicera en liten dos av den ledande gelen på huden tills gelen ansluter metall CI på elektroden och huden.
Obs: var noga med att inte injicera för mycket gel i fall att överflödig gel ansluter angränsande elektroder); om systemet inte kräver ledande gel, hoppa över detta steg, men agera i enlighet med kraven i systemet. - Kontrollera impedansnivån i realtid som visas i olika färger på bildskärmen tills impedansen sjunker till under tröskelvärdet.
Obs: Om impedansen minskar mycket långsamt, kan processen sped upp genom att försiktigt trycka på gelen med en bomullspinne (eller den trubbiga nålspetsen) så att gelen kan ha bättre kontakt med huden eller genom att göra cirklar med bomullspinnen (eller sprutan) utan att flytta den s spets på hårbotten. - Efter att marken och referens elektroderna är förberedda, behandla de andra elektroderna med samma metod.
Obs: Tänk på att impedansen minska processen bör aldrig göra deltagaren känner sig obekväm. Det är bra att starta och underhålla en konversation med deltagaren medan du förbereder elektroderna.
- Be deltagaren att göra sig redo för experimentet. Berätta för deltagaren att slappna av, men också försöka undvika överdriven öga blinkar och kroppsrörelser under experimentet.
- Informera deltagaren om de uppgifter i upprepnings delen (dvs. att bedöma rimligheten i den centrala strukturen på att se cue ".." efter varje kärnstruktur) och uppgifter i huvud meningen del (dvs. att bedöma rimligheten i den fullständiga avvikande meningen på att se cue "??" efter varje mening), och be deltagaren att svara i enlighet med experimentet.
- Innan experimentet börjar, informera deltagaren uttryckligen att en felaktig mening kommer att följas av en upprepning del och en korrekt mening med en annan fullständig mening (som kan vara korrekt eller felaktig).
ANMÄRKNINGAR: detta bidrar till att rikta deltagarnas uppmärksamhet på relationen mellan upprepnings delen och meningen före den i stället för den efterföljande fullständiga meningen. - Starta stimuli presentationsprogrammet och låt deltagaren öva med öva avsnitt.
Observera: se till att alla typer av stimuli som ingår i experimentet visas i den här övningssessionen. - Starta den formella experiment sessionen och spela in de elektrofysiologiska signalerna. Dela upp alla stimuli i olika block så att deltagaren kan ta en paus i ca 10 min mellan varje block.
- Övervaka inspelningssystemet under inspelningen. Om något problem uppstår, pausa experimentet och inspelningen tills problemet är löst korrekt.
- Spara de inspelade elektrofysiologiska data och hjälpa deltagaren ta av locket. Instruera deltagaren att tvätta bort den ledande gelen på huden och håret.
- Ge deltagaren belöningen och tacka deltagaren för deras medverkan.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Det nuvarande protokollet användes i en av våra senaste studier för att undersöka om N400 effekten återspeglar semantisk integrations bearbetning14. De stimuli som användes i denna studie var på kinesiska, vilket visas i tabell 2.
| a exempel på de förenklade kärn strukturerna i upprepnings delen | ||
| Osannolika uttryck | Sannolika uttryck | |
| Upprepad grupp |
*
|
 |
| * Data var reportered av någon | Data var läckt av någon | |
| Ej upprepad grupp |
*
|
 |
| * Data var memoryed av någon | Data var analyseras av någon | |
| b exempel på semantiskt berikade kompletta meningar och deras tidigare kärn strukturer | ||
| Upprepad kärnstruktur | Semantiskt berikat färdigt dömer | |
| Kontroll |  |
|
| Den flygande data spelades in av särskilda enheter. | ||
| Upprepad grupp |
*
|
*
|
| * Data var reportered av någon | * Den flygande data rapporterades av särskilda enheter. | |
| Ej upprepad grupp |
*
|
*
|
| * Data var memoryed av någon | * Flyg data markerades av särskilda enheter. | |
Tabell 2: exempel på stimuli: kompletta meningar och förenklade kärn strukturer. Den här tabellen visar exempel på fullständiga meningar, deras motsvarande avvikande kärn strukturer och rimliga utfyllnadskort uttryck för avvikande kärn strukturer. Denna tabell antogs från Huang et al.14 med tillstånd.
De två hypoteserna i denna studie var att (i) den N400 effekt som uppnåddes genom semantiskt avvikande information kommer att dämpas betydligt genom flera repetitioner i det första skedet. och (II) uppföljande återinitierad semantisk integrations svårighet (med samma upprepade avvikande information) kommer att orsaka återhämtning av den försvagade N400 effekten.
N400 effekt i upprepnings delen
Den ERPs av första gången, den fjärde gången och den sjunde gången presentationen av avvikande kärn strukturer avslöjade att N400 effekt i 300-500 ms tidsfönster försvann gradvis (se figur 3). Upprepad mäter analys av avvikelse (upprepade mäter ANOVA) resultat gav stöd för förmildrande och försvinnande N400 Effect: för första gången, F (1, 21) = 37,690, P < 0,001; för fjärde gången, F (1, 21) = 2,770, P = 0,111; och för sjunde gången, F < 1.
Figur 3: differential vågor (osannolika-rimliga) av den första, fjärde och sjunde presentationen av kärn strukturerna i upprepnings delen vid den representativa elektroden i cz. Denna siffra visar N400 dämpnings effekten i upprepnings delen genom att använda differential vågor vid olika presentations stadier (svart: den första presentationen; röd: den fjärde presentationen; blå: den sjunde presentationen). Denna siffra antogs från Huang et al.14 med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
N400 verkställer i den färdiga döma delen
Inom det planerade tidsfönstret av 300-500 ms, Omnibus ANOVA resultat över alla regioner av intresserar (ROIs) indikerade en signifikant verkställer av villkorar, F (2, 42) = 8,872, p = 0,001. Uppföljande separata ANOVAs indikerade en signifikant effekt av semantisk anomali mellan kontrollgruppen och den oförupprepade anomala menings gruppen F (1, 21) = 21,580, p < 0,001. ERPs i den oförupprepade avvikande menings gruppen var mer negativ än i kontrollgruppen. Mellan de upprepade avvikande och oförupprepade avvikande grupperna avslöjades en signifikant effekt av upprepning, F (1, 21) = 7,780, p = 0,011. I den upprepade gruppen var mer positiva än de i den icke-upprepade gruppen. En separat jämförelse mellan kontrollgruppen och den upprepade avvikande gruppen visade ingen signifikant effekt, F (1, 21) = 1,39, p = 0,252. ERPs av det färdigt dömer delen på den representativa elektroden av cz visas i diagram 4.
Figur 4: händelserelaterad potential (ERP) vågformer av semantiskt berikade kompletta meningar i upprepade, oförupprepade och kontrollvillkor vid representativa elektrod av cz. Denna siffra visar olika vågformer i tre olika förhållanden (svart: kontrollvillkor; röd: upprepade meningar; blå: oförupprepade meningar). Denna siffra är antagen från Huang et al.14 med tillstånd. Vänligen klicka här för att se en större version av denna siffra.
P600 verkställer i det färdigt dömer delen
Förutom den N400 effekten i den upprepade kompletta meningen grupp, ytterligare analys avslöjade att en marginellt signifikant P600 effekt följt N400 effekt i 500-800 MS tidsfönster mellan upprepning och kontrollvillkor över alla de nio ROIs på hårbotten (F (1, 21) = 3,266, p = 0,085), med ERPs i upprepningen villkorar mer realitet. Om vi anser endast Central-posterior sex ROIs, där P600 effekten ofta når sitt toppvärde, var P600 effekten betydande, F (1, 21) = 8,112, p = 0,010.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Experimentella resultat och betydelse
I upprepnings delen visade resultaten att N400 effekten blev mindre och mindre tills nästan obefintlig. Den kraftigt försvagade N400 effekt visade att flera upprepningar gjorde betydligt modulera amplituden av N400. Resultaten i denna del kan dock inte Visa om N400 faktiskt påverkades av förändringen av förväntad eller semantisk integration. Den försvagade N400-effekten kan fortfarande förklaras på olika sätt. En förklaring är att förväntningen bidrog till dämpning av N400 däri multipel repetitioner förbättrade deltagares förväntning för avvikande uttryck. Detta tyder på att N400 indexerar förväntning snarare än semantisk integrations svårigheter. En annan förklaring är att efter att ha fått bekanta med avvikande uttryck, insåg hjärnan att orden i uttrycken helt enkelt inte kunde integreras framgångsrikt i ett rimligt budskap och därför gav upp ytterligare försök att integrera Information. Denna förklaring tyder på att N400 indexerar semantisk integration.
I hela meningen del, ERP resultat avslöjar ingen N400 effekt i upprepnings tillstånd men betydande N400 effekt i icke-upprepning skick. Jämfört med den N400 effekten som uppnåddes av avvikande meningar i icke-repetitionskicket, var N400 effekten nästan obefintlig i upprepnings villkoret. Detta överensstämmer med den försvagade N400-effekten i upprepnings delen. Vi håller att N400 effekten nästan försvann i upprepnings tillstånd på grund av flera repetitioner. Förutom N400-effekten framkallade de fullständiga avvikande meningarna också en signifikant P600 effekt. Vi föreslår att P600 effekten återspeglar en högre nivå av bearbetning senare för att bilda meddelandenivå tolkning.
De fullständiga avvikande meningarna i de upprepade och upprepade grupperna delar samma typ av semantisk avvikelse (d.v.s. de kritiska orden i båda avvikande grupperna kan inte integreras i kontexten för att generera ett rimligt meddelande). Repetitioner kan öka den förväntade avvikande informationen i gruppen upprepning, men kan också orsaka deltagaren att ge upp semantisk integration. För att hindra deltagarna från att ge upp integrationen efter repetitioner, upprepade vi bara den centrala avvikande information som extraherats från den avvikande meningen och sedan använt den fullständiga avvikande meningen som innehåller samma avvikande information till initiera semantisk integrations bearbetning. Jämfört med de avvikande kärn strukturerna i upprepnings delen var de fullständiga avvikande meningarna semantiskt mycket mer berikade, med ny semantisk information tillagd. Den nya informationen användes för att initiera ny semantisk integrations bearbetning. För att bearbeta den nya informationen tillsammans med den gamla informationen var deltagarna tvungna att starta ny semantisk integrations bearbetning för att integrera alla ord-för-Word-informationsindata och bilda en tolkning på meddelandenivå. I det nuvarande experimentet, vi håller att P600 effekt som bevis på att deltagarna inte ge upp högre nivå informationsbehandling av kritiska avvikande ord. Den P600 effekten har föreslagits som en indikator på semantisk integration15,16,17,18,19, några andra senare högre nivå bearbetning såsom syntaktiska omanalys5 ,20,21,22eller Relationship establishment23. Den mycket senare, högre nivå bearbetning som strukturell omanalys och Relationship etablering innehåller också de tidigare insatserna för semantisk integration bearbetning. Därför, den framkallade P600 effekt i semantiskt berikade nya kompletta meningen antyder att deltagarna inte ge upp högre nivå bearbetning (inklusive semantisk integration) när de uppfyller samma avvikande information i en ny, berikad sentential Sammanhang. Med identisk avvikande information före och efter repetitioner och den nyligen initierade kognitiva insatser efter repetitioner för att integrera den gamla informationen med ny information, kan vi dra slutsatsen att den semantiska integrations svårigheter som utlöses av den fullständiga avvikande meningen var nästan densamma som den som utlöstes av den centrala avvikande strukturen under den första presentationen i det aktuella protokollet. Resultatet blev att den initierade nya semantiska integrations bearbetningen bidrog till att åter utlösa samma grad av semantisk integrations svårighet efter att flera upprepningar tillämpades för att öka deltagarnas förväntade resultat för den avvikande informationen.
Sammantaget visar de nuvarande resultaten att den semantiska integrations svårigheten i repetitions gruppen inte medförde att den signifikant försvagade N400-effekten återfanns till följd av flera repetitioner, till en nivå som liknade den N400 effekten av upprepade avvikande meningar. Därför tyder resultaten på att semantisk integration svårighet inte bidrar avsevärt till N400 amplitud och ge stöd för förslaget att N400 inte återspeglar semantisk integration bearbetning.
Metodens effektivitet
Det viktigaste målet med detta protokoll är att skapa ett dynamiskt sätt att kontinuerligt öka deltagarnas förväntade livslängd för en avvikande mening och samtidigt bibehålla menings integrationens svårighetsgrad (genom att hindra deltagarna från att ge upp försök att integrera Upprepad avvikande information efter att de har lärt sig att det inte finns någon möjlighet att få ett rimligt meddelande från det efter flera upprepningar). I detta protokoll är upprepnings delen utformad för att uppnå flera upprepningar av de mindre informativa avvikande centrala strukturerna som finns i den fullständiga avvikande meningen, och uppföljningen, mycket mer informativ fullständig avvikande mening som innehåller samma avvikande information är utformad för att initiera den semantiska integreringen av samma avvikande information.
För att utvärdera hur effektivt detta protokoll är måste vi först undersöka om deltagarnas förväntning för avvikande meningar förstärks av flera upprepningar. Många tidigare studier har föreslagit att N400 amplitud är faktiskt en omvänd funktion av den förväntade eller förutsägelse av indata semantisk information, dvs mindre indata semantisk information förväntas, desto större N400 amplitud6 , 8. Följaktligen tyder den kraftigt försvagade N400 amplituden efter repetitioner att den förväntade livslängden har förbättrats avsevärt. De nuvarande experimentella resultaten bekräftar dessa tidigare studier genom att visa att N400 effekten var kraftigt försvagad av flera repetitioner. Efter tidigare förslag hävdar vi att den kraftigt försvagade N400 effekten i experimentet visar att deltagarnas förväntning för avvikande meningar avsevärt förstärktes genom upprepade upprepningar (se figur 3).
Den andra frågan är om uppföljningen, semantiskt berikade fullständiga avvikande meningar kan framgångsrikt initiera den semantiska integrations svårigheten. Våra experimentella resultat visar att en signifikant P600 effekt följde N400 effekten i 500-800 MS-tidsfönstret i upprepnings villkoret (se figur 4). Som diskuterats ovan, den eliciterade P600 effekt i hela anomala meningen, som återspeglar den senare högre nivå information bearbetning, indikerar att uppföljningen, mer informativa meningar framgångsrikt återinitierat den semantiska integrationen bearbetning av samma avvikande information i den berikade sentential kontexten. Dessutom, eftersom de upprepade kärn strukturerna delar samma avvikande information som uppföljnings fullständiga meningar, föreslår detta ytterligare att den återinvigde semantiska integrationen är (nästan) så svår i de fullständiga avvikande meningar som tidigare upprepning (dvs. det kritiska ordet kan fortfarande inte integreras i sammanhanget för att generera ett lyckat meddelande).
Sammantaget har den nuvarande metoden visat sig vara effektiv för att dynamiskt förbättra deltagarnas förväntning för avvikande meningar och samtidigt bibehålla den semantiska integrations svårigheten. Därför är den nuvarande metoden ett användbart sätt att separera den förväntade framkallade effekten och integrationen framkallade effekten vid bearbetning av avvikande meningar.
Ytterligare förklaringar och möjliga andra tillämpningar
Det nuvarande protokollet ger en effektiv dynamisk metod för att separera de sammanflätade faktorerna för oförväntad och semantisk integrations svårighet i avvikande meningar genom flera repetitioner. För att uppnå detta mål och för överväganden som tids kostnadskontroll, upprepar protokollet endast den centrala avvikande informationen, i stället för hela meningen. Därför är den centrala avvikande struktur konstruktionsprocessen (steg 1,2) kritisk i detta protokoll. Det bör noteras att om onödig information ingår i kärn strukturen, kommer det att öka den totala tids kostnaden. Därför, för att spara tid och eliminera all onödig information (för att lägga en bättre grund för efterföljande integrations initiering), bör den centrala avvikande strukturen vara så förenklad så mycket som möjligt. Å andra sidan bör alla nödvändiga element inkluderas för att representera den avvikande informationen och för att säkerställa effekten av flera repetitioner. Det är lämpligt att genomföra en pre-test för att undersöka om den extraherade kärn strukturen kan framkalla samma N400 effekt som den fullständiga avvikande meningen. Dessutom rekommenderas mindre ändringar så att de extraherade avvikande kärn strukturer som används i repetitioner skiljer sig i form och ordning från de centrala strukturerna i den avvikande fullständiga meningar, som anges i steg 1.2.3. Annars kan deltagarna memorera en kärnstruktur som en hel enhet, vilket blockerar initiering av den semantiska integrationen när ny information läggs till.
Den nuvarande metoden kan ge insikt för framtida studier som avser att genomföra flera upprepningar av kontext rika kompletta meningar. Flera repetitioner används ofta för att undersöka minnesrelaterad kognitiv bearbetning, till exempel roller minne i ordförståelse. Men flera upprepningar av Sammanhangs rika meningar kommer att kraftigt öka den experimentella tids kostnaden och göra ett experiment omöjligt. Det här protokollet är ett sätt att kontrollera tids kostnaden för att upprepa meningsnivå information i ett experiment.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Det finns inga konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation i Kina [61433015], National social science större fond i Kina [14ZDB154; 15ZDB017], och MOE (ministeriet för utbildning i Kina) projekt för humaniora och samhällsvetenskap [14YJC740104]. Vi uttrycker stor tacksamhet till de två anonyma recensenter för deras värdefulla förslag.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| BrainAmp DC amplifier system (Brain Products GmbH) | Brain Products, Gilching, Germany | BrainAmp S/N AMP13061964DC Input 5.6DC=150mA Operation 7mA Standby | |
| Easycap (Brain Products GmbH) | Brain Products, Gilching, Germany | 62 Ag/AgCl electrodes with a configuration of the international 10–20 system of electrode |
References
- Kutas, M., Hillyard, S. A. Reading Senseless Sentences - Brain Potentials Reflect Semantic Incongruity. Science. 207, 203-205 (1980).
- Hoeks, J. C. J., Stowe, L. A., Doedens, G. Seeing words in context: the interaction of lexical and sentence level information during reading. Cognitive Brain Research. 19, 59-73 (2004).
- van Herten, M., Kolk, H., Chwilla, D. Semantic anomalies and the P600 effect. Journal of Cognitive Neuroscience. , 55-55 (2002).
- Hagoort, P., Brown, C., Groothusen, J. The syntactic positive shift (SPS) as an ERP measure of syntactic processing. Language and Cognitive Processes. 8, 439-483 (1993).
- Osterhout, L., Holcomb, P. J. Event-Related Brain Potentials Elicited by Syntactic Anomaly. Journal of Memory and Language. 31, 785-806 (1992).
- Kutas, M., Hillyard, S. A. Brain potentials during reading reflect word expectancy and semantic association. Nature. 307, 161-163 (1984).
- Lau, E. F., Holcomb, P. J., Kuperberg, G. R. Dissociating N400 Effects of Prediction from Association in Single-word Contexts. Journal of Cognitive Neuroscience. 25, 484-502 (2013).
- Lau, E. F., Phillips, C., Poeppel, D. A cortical network for semantics: (de)constructing the N400. Nature Reviews Neuroscience. 9, 920-933 (2008).
- Baggio, G., Hagoort, P. The balance between memory and unification in semantics: A dynamic account of the N400. Language and Cognitive Processes. 26, 1338-1367 (2011).
- Steinhauer, K., Phaedra, R., John, E. D., Fromont, L. A. The priming of priming: Evidence that the N400 reflects context-dependent post-retrieval word integration in working memory. Neuroscience Letters. 651, 192-197 (2017).
- Goldstein, A., Arzouan, Y., Faust, M. Killing a novel metaphor and reviving a dead one: ERP correlates of metaphor conventionalization. Brain and Language. 123, 137-142 (2012).
- Lai, V. T., Curran, T., Menn, L. Comprehending conventional and novel metaphors: An ERP study. Brain Research. 1284, 145-155 (2009).
- Oldfield, R. C. The assessment and analysis of handedness: The Edinburgh inventory. Neuropsychologia. 9, 97-113 (1971).
- Huang, Y., Jiang, M., Guo, Q., Yang, F. -P. G. N400 amplitude does not recover from disappearance after repetitions despite reinitiated semantic integration difficulty. Neuroreport. 29, 1341-1348 (2018).
- Brouwer, H., Crocker, M. W., Venhuizen, N. J., Hoeks, J. C. J. A Neurocomputational Model of the N400 and the P600 in Language Processing. Cognitive Science. 41, 1318-1352 (2017).
- Brouwer, H., Fitz, H., Hoeks, J. Getting real about Semantic Illusions: Rethinking the functional role of the P600 in language comprehension. Brain Research. 1446, 127-143 (2012).
- Chen, L. L., Li, L. Context modulates neural activity of N400 and P600 to visual words. Journal of Neurolinguistics. 26, 490-509 (2013).
- Hagoort, P., Brown, C. M. ERP effects of listening to speech compared to reading: The P600/SPS to syntactic violations in spoken sentences and rapid serial visual presentation. Neuropsychologia. 38, 1531-1549 (2000).
- Kaan, E., Harris, A., Gibson, E., Holcomb, P. The P600 as an index of syntactic integration difficulty. Language and Cognitive Processes. 15, 159-201 (2000).
- Friederici, A. D. Towards a neural basis of auditory sentence processing. Trends in Cognitive Sciences. 6, 78-84 (2002).
- Friederici, A. D., Mecklinger, A., Spencer, K. M., Steinhauer, K., Donchin, E. Syntactic parsing preferences and their on-line revisions: a spatio-temporal analysis of event-related brain potentials. Cognitive Brain Research. 11, 305-323 (2001).
- Kaan, E., Swaab, T. Y. Repair, revision, and complexity in syntactic analysis: An electrophysiological differentiation. Journal of Cognitive Neuroscience. 15, 98-110 (2003).
- Gouvea, A. C., Phillips, C., Kazanina, N., Poeppel, D. The linguistic processes underlying the P600. Language and Cognitive Processes. 25, 149-188 (2010).
